7 Расчет шпоночных соединений
Принимаем шпонки призматические по ГОСТ 23360–78 [7, c.432].
Рисунок 6 – Размеры шпонок |
Напряжения смятия [7, c.128]: см = 2000 Т / dklр [см], где lр = l – b – расчетная длина шпонки; lст – длина ступицы насаживаемой детали; k = h – t1– расчетная высота шпонки [см] = Т / [S] – допускаемое напряжение смятия: для шпонок из стали 45 Т = 650 МПа, [S] = 2 – коэф фициент запаса прочности [8, c.131]; [см] = 325МПа. |
Таблица 14 – Расчет шпонок
Параметр |
Место соединения |
Примечание |
|||
наименование |
обозн |
шкив |
колесо z2Т
|
муфта |
|
1 Диаметр вала, мм |
d |
32* |
50
|
36 |
|
2 Момент, Нм |
Т |
94,98 |
206,19 |
206,19 |
|
3 Шпонка ГОСТ 233–60 – размеры, мм |
t1 k lР |
10 8 36 5,0 2,0 31 |
14 9 40 5,5 4,0 40
|
10 8 36 5,0 2,0 31 |
|
4 Напряжения, МПа |
см |
78,6 |
207 |
78,6 |
|
Условие прочности выполняется см [см] |
|||||
Примечание – * размеры для конического конца вала по ГОСТ 12081–72 [7, c.431] |
|||||
8 Проверочный расчет валов на изгиб и кручение
Предварительно для опор всех валов были приняты шариковые радиальные однорядные подшипники ГОСТ 833 – 75.
Таблица 15 – Параметры опор валов
Параметры |
В а л ы |
Примечание |
|
входной |
выходной |
||
1 Диаметр цапфы вала dП, мм |
40 |
45 |
|
2 Подшипник |
208 |
209 |
|
3 Габаритные размеры DT, мм |
40*80*18 |
45*85*19 |
|
4 Параметр e |
0,37 |
0,41 |
|
5 Установка |
"врастяжку" |
"враспор" |
|
6 Расстояние a=T/2+e(dП+D)/6 |
16 |
21 |
округлено |
На рисунке 7 приведены расчетные схемы валов, усилия F в передачах и консольные нагрузки, реакции R в опорах, эпюры изгибающих моментов Mx в горизонтальной и My вертикальной плоскостях и крутящих моментов Т.
Примечание – При расчете валов условно принято плоскость X располагать по направлению окружных сил Ft в зацеплениях, плоскость Y перпендикулярно X , т.е. Y – в плоскости расположения валов редуктора.
Обозначено : I – опора, воспринимающая только радиальную силу Fr, II – опора,
воспринимающая Fr и осевую силу Fa. Длины участков вала li приняты с чертежа редуктора.
Консольная сила от зубчатой муфты FМ на выходном конце тихоходного вала FM = (0,15...0,2 ) FtM ,
где FtM = 2000 Tраб / (mz) – окружная сила муфты;
m = 2,5 мм – модуль зубьев;
z = 38 – число зубьев. ( m и z – по паспорту муфты);
FtM = 20001392 / (2,538) = 29305 Н; FM = 0,1829305 = 5275 Н.
Условно сила FM прикладывается в плоскости X так, чтобы увеличились прогибы вала от окружной силы Ft.
Результаты расчета валов представлены в таблице 16.
Таблица 16 – Формуляр для расчёта валов.
Параметры |
Формула, источник |
Результаты расчёта по формулам |
||
наименование |
обозначение |
Быстроход. |
Тихоход. |
|
1 Длина, мм |
l1 l2 l3 |
С чертежа редуктора и из расчёта |
56 48 24 |
54 54 |
2 Реакция опор, Н: – в плоскости X
– в плоскости Y
– суммарные радиальные – осевые на опоре II |
RIX RIIX RIY RIIY RI RII FA |
Из условия равновесия балок на двух опорах
|
2599 4139 611,7 4,26 2670 4139 1855 |
4094 5131 442 1905 4118 5473 1316 |
3 Изгибающие моменты в расчётных сечениях, Н·м: – от силы Fa1 – от силы Fa2 – в плоскости X
– в плоскости Y
– суммарные |
Ma1 Ma2 M1X M2X M1Y/M1Y1 M2Y/M2Y1 M1 M2 |
|
49,65 – 49,1 54,2 – 35,48 49,1 64,78 |
– 199,6 538 590 – 219,1/19,5 538 629,4
|
4 Вращающий момент, Н·м |
T |
|
94,98 |
206,19 |
5 Эквивалентный момент, Н·м |
ME1 ME2 |
|
73,46 84,75 |
967 1021 |
6 Диаметр вала в расчётном сечении, мм |
d |
|
dБП=46,5 |
dT=36 |
7 Эквивалентное напряжение, МПа: – при перегрузках |
σE
σEmax |
32000ME/πd3
KПσЕ |
17,5 20,1
50,3 |
56,1 59,2
148 |
Продолжение таблицы 16
Параметры |
Формула, источник |
Результаты расчёта по формулам |
|||
наименование |
обозначение |
Быстроход. |
Тихоход. |
||
8 Материал вала; Предел текучести, МПа |
Сталь
σT |
|
45
650 |
45
650 |
|
9 Допускаемые напряжения, МПа |
[σ] |
σT/ST |
325 |
325 |
|
10 Условие статической прочности для валов выполняется: σEmax<[ σ] |
|||||
б) тихоходный вал
а) быстроходный
вал
Рисунок 7 –
Расчётные схемы и эпюры моментов на
валах